Mit der fortschreitenden Miniaturisierung von Chips gewinnen verschiedene Effekte der Verbindungstechnik zunehmend an Bedeutung für die Chip-Performance. Die Chip-Verbindung stellt derzeit einen der größten technischen Engpässe dar, und optoelektronische Technologien auf Siliziumbasis könnten dieses Problem lösen. Die Siliziumphotonik ist ein Beispiel dafür.optische KommunikationTechnologie, die zur Datenübertragung einen Laserstrahl anstelle eines elektronischen Halbleitersignals verwendet. Es handelt sich um eine Technologie der neuen Generation, die auf Silizium und siliziumbasierten Substratmaterialien basiert und den bestehenden CMOS-Prozess nutzt.optisches GerätEntwicklung und Integration. Ihr größter Vorteil ist die sehr hohe Übertragungsrate, die die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen den Prozessorkernen um das Hundertfache oder mehr beschleunigt, und die Energieeffizienz ist ebenfalls sehr hoch, weshalb sie als Halbleitertechnologie der neuen Generation gilt.
Historisch gesehen wurde die Siliziumphotonik auf SOI-Wafern entwickelt. Diese sind jedoch teuer und nicht unbedingt das beste Material für alle photonischen Funktionen. Gleichzeitig wird die Hochgeschwindigkeitsmodulation auf Siliziummaterialien mit steigenden Datenraten zunehmend zum Flaschenhals. Daher wurden verschiedene neue Materialien wie LNO-Filme, InP, BTO, Polymere und Plasmamaterialien entwickelt, um eine höhere Leistung zu erzielen.
Das große Potenzial der Siliziumphotonik liegt in der Integration mehrerer Funktionen in ein einziges Gehäuse und der Fertigung der meisten oder aller dieser Funktionen als Teil eines einzelnen Chips oder Chipstapels unter Verwendung derselben Fertigungsanlagen, die auch für die Herstellung hochentwickelter mikroelektronischer Bauelemente verwendet werden (siehe Abbildung 3). Dadurch werden die Kosten für die Datenübertragung radikal gesenkt.optische Fasernund schaffen Möglichkeiten für eine Vielzahl radikal neuer Anwendungen inPhotonikwodurch der Bau hochkomplexer Systeme zu sehr geringen Kosten ermöglicht wird.
Für komplexe Siliziumphotoniksysteme entstehen zahlreiche Anwendungen, wobei die Datenkommunikation die häufigste ist. Dazu gehören digitale Hochbandbreitenkommunikation für Kurzstreckenanwendungen, komplexe Modulationsverfahren für Langstreckenanwendungen und kohärente Kommunikation. Neben der Datenkommunikation werden in Wirtschaft und Forschung viele weitere neue Anwendungen dieser Technologie erforscht. Diese umfassen: Nanophotonik (Nano-Optomechanik) und Festkörperphysik, Biosensorik, nichtlineare Optik, LiDAR-Systeme, optische Gyroskope und integrierte Hochfrequenztechnik.Optoelektronik, integrierte Funktransceiver, kohärente Kommunikation, neueLichtquellenLaserrauschunterdrückung, Gassensoren, integrierte Photonik für sehr lange Wellenlängen, Hochgeschwindigkeits- und Mikrowellensignalverarbeitung usw. Besonders vielversprechende Bereiche sind Biosensorik, Bildgebung, Lidar, Inertialsensorik, hybride photonisch-hochfrequente integrierte Schaltungen (RFics) und Signalverarbeitung.
Veröffentlichungsdatum: 02.07.2024